奏響創新“四部曲”

拔尖創新人才的培養離不開課堂這一學習主陣地，如何將傳統意義上的課堂教學轉向落實提升學生創新素養的教學，是教育工作者需要深入思考的問題。本文以《肺與外界的氣體交換》內容為例，通過剖析創新“四部曲”——“激·探·創·造”，為學生搭建學科學習與創新實踐融合的橋梁。

一、真實情境，“激”活思維

學生在觀察與本內容有高度關聯的情境素材后，提出問題，激活思維。

課堂上，學生觀看一則有關汽車意外落水的新聞后，提出如下問題：汽車意外落水時為何難以成功逃生？溺水是怎么回事？人隨車沉入水底后該怎么做？等等。教師可幫助學生產生認知沖突，激發學生學習“肺是如何與外界進行氣體交換”這一新知識的興趣。

二、搭建支架，合作“探”究

搭建支架，鼓勵學生開展自主學習、合作學習、合作探究等系列活動。

例如，在本節內容的展示中，我們搭建了三級教學支架：第一級，學生雙手撐在自己身體的胸廓兩側，體驗呼吸過程；第二級，學生利用自制教具，探究胸廓的變化如何影響人體肺部變化；第三級，學生用人工智能技術制作裝置，探究人體肺部變化如何影響肺內氣壓變化。最后，學生用注射器探究人體肺內氣壓與氣體進出肺部的關系。

三、“創”新應用，提出設想

啟發學生聯系生活，創新應用，創造性地解決生活中遇到的問題。

在本節內容中，“創”與“激”環節能夠前后呼應——利用“激”環節中的“汽車意外落水，人隨車沉入水底”問題，學生可從幫助被困人員正常呼吸入手，設計制作裝置。便攜式氧氣瓶、能不斷提供氧氣的可套在頭上的袋子、車內求生氣囊……千奇百怪、妙趣橫生的創意展現了學生非凡的想象力。在分享與交流中，學生工程設計、表達與交流的能力也有所提升。

四、實踐“造”物，物化創新

引導學生跨學科開展實驗研究，利用有限的材料與設備對創新思維進行物化。

以本節內容的學習為例，學生根據自己提出的創意，先查找資料，了解人體呼吸的氣體成分變化，測量人體消耗氧氣的速率和產生二氧化碳的速率，然后計算出每分鐘需往裝置內充入的氧氣量，以及二氧化碳的消耗量。

接著，在化學老師的指導下，學生通過對比實驗室制取氧氣的不同方法和測試反應速率，最終確定用過氧化鈉與二氧化碳反應來制取氧氣。

通過查找資料，學生根據鳥類的雙重呼吸方式設計裝置，并參照蜂窩的外形，制作了過氧化鈉與二氧化碳反應的反應芯，再利用人工智能編寫程序，調節與控制反應芯的制氧速率。學生還運用GPS與GSM技術，方便及時定位開展救援工作，提高被困者的生還率。

最后，在老師的幫助下，學生利用學校未來科學家活動中心的設備與材料加工制作實物作品，將創新思維進行物化。

通過幾個月的努力，學生研制的“仿鳥呼吸式汽車落水再生制氧生命保障裝置”在各級青少年科技創新大賽中收獲眾多點贊，并入圍國賽，參與線上交流與展示，受到專家的一致好評。

近年來，長郡芙蓉中學依托學校“創新人才院士輔導站”“未來科學家活動中心”等平臺，在師生中奏響“激·探·創·造”創新“四部曲”，在科創教育領域取得了累累碩果：收獲發明作品100余件，申請專利40余件，學生的創新成果收獲科技創新各類比賽獎項400余項，6人獲得長沙市青少年科技創新人才獎。[本文系湖南省基礎教育改革研究項目“構建‘漁場式’創新人才發展3345模式的實踐研究”的研究成果]